61775866ea18784f071298c5e9168361174bccc8
[powerpc.git] / mm / page_alloc.c
1 /*
2  *  linux/mm/page_alloc.c
3  *
4  *  Manages the free list, the system allocates free pages here.
5  *  Note that kmalloc() lives in slab.c
6  *
7  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
8  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie
9  *  Support of BIGMEM added by Gerhard Wichert, Siemens AG, July 1999
10  *  Reshaped it to be a zoned allocator, Ingo Molnar, Red Hat, 1999
11  *  Discontiguous memory support, Kanoj Sarcar, SGI, Nov 1999
12  *  Zone balancing, Kanoj Sarcar, SGI, Jan 2000
13  *  Per cpu hot/cold page lists, bulk allocation, Martin J. Bligh, Sept 2002
14  *          (lots of bits borrowed from Ingo Molnar & Andrew Morton)
15  */
16
17 #include <linux/config.h>
18 #include <linux/stddef.h>
19 #include <linux/mm.h>
20 #include <linux/swap.h>
21 #include <linux/interrupt.h>
22 #include <linux/pagemap.h>
23 #include <linux/bootmem.h>
24 #include <linux/compiler.h>
25 #include <linux/kernel.h>
26 #include <linux/module.h>
27 #include <linux/suspend.h>
28 #include <linux/pagevec.h>
29 #include <linux/blkdev.h>
30 #include <linux/slab.h>
31 #include <linux/notifier.h>
32 #include <linux/topology.h>
33 #include <linux/sysctl.h>
34 #include <linux/cpu.h>
35 #include <linux/cpuset.h>
36 #include <linux/memory_hotplug.h>
37 #include <linux/nodemask.h>
38 #include <linux/vmalloc.h>
39 #include <linux/mempolicy.h>
40
41 #include <asm/tlbflush.h>
42 #include "internal.h"
43
44 /*
45  * MCD - HACK: Find somewhere to initialize this EARLY, or make this
46  * initializer cleaner
47  */
48 nodemask_t node_online_map __read_mostly = { { [0] = 1UL } };
49 EXPORT_SYMBOL(node_online_map);
50 nodemask_t node_possible_map __read_mostly = NODE_MASK_ALL;
51 EXPORT_SYMBOL(node_possible_map);
52 struct pglist_data *pgdat_list __read_mostly;
53 unsigned long totalram_pages __read_mostly;
54 unsigned long totalhigh_pages __read_mostly;
55 long nr_swap_pages;
56 int percpu_pagelist_fraction;
57
58 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold);
59 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order);
60
61 /*
62  * results with 256, 32 in the lowmem_reserve sysctl:
63  *      1G machine -> (16M dma, 800M-16M normal, 1G-800M high)
64  *      1G machine -> (16M dma, 784M normal, 224M high)
65  *      NORMAL allocation will leave 784M/256 of ram reserved in the ZONE_DMA
66  *      HIGHMEM allocation will leave 224M/32 of ram reserved in ZONE_NORMAL
67  *      HIGHMEM allocation will (224M+784M)/256 of ram reserved in ZONE_DMA
68  *
69  * TBD: should special case ZONE_DMA32 machines here - in those we normally
70  * don't need any ZONE_NORMAL reservation
71  */
72 int sysctl_lowmem_reserve_ratio[MAX_NR_ZONES-1] = { 256, 256, 32 };
73
74 EXPORT_SYMBOL(totalram_pages);
75
76 /*
77  * Used by page_zone() to look up the address of the struct zone whose
78  * id is encoded in the upper bits of page->flags
79  */
80 struct zone *zone_table[1 << ZONETABLE_SHIFT] __read_mostly;
81 EXPORT_SYMBOL(zone_table);
82
83 static char *zone_names[MAX_NR_ZONES] = { "DMA", "DMA32", "Normal", "HighMem" };
84 int min_free_kbytes = 1024;
85
86 unsigned long __initdata nr_kernel_pages;
87 unsigned long __initdata nr_all_pages;
88
89 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
90 static int page_outside_zone_boundaries(struct zone *zone, struct page *page)
91 {
92         int ret = 0;
93         unsigned seq;
94         unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
95
96         do {
97                 seq = zone_span_seqbegin(zone);
98                 if (pfn >= zone->zone_start_pfn + zone->spanned_pages)
99                         ret = 1;
100                 else if (pfn < zone->zone_start_pfn)
101                         ret = 1;
102         } while (zone_span_seqretry(zone, seq));
103
104         return ret;
105 }
106
107 static int page_is_consistent(struct zone *zone, struct page *page)
108 {
109 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
110         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
111                 return 0;
112 #endif
113         if (zone != page_zone(page))
114                 return 0;
115
116         return 1;
117 }
118 /*
119  * Temporary debugging check for pages not lying within a given zone.
120  */
121 static int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
122 {
123         if (page_outside_zone_boundaries(zone, page))
124                 return 1;
125         if (!page_is_consistent(zone, page))
126                 return 1;
127
128         return 0;
129 }
130
131 #else
132 static inline int bad_range(struct zone *zone, struct page *page)
133 {
134         return 0;
135 }
136 #endif
137
138 static void bad_page(struct page *page)
139 {
140         printk(KERN_EMERG "Bad page state in process '%s'\n"
141                 KERN_EMERG "page:%p flags:0x%0*lx mapping:%p mapcount:%d count:%d\n"
142                 KERN_EMERG "Trying to fix it up, but a reboot is needed\n"
143                 KERN_EMERG "Backtrace:\n",
144                 current->comm, page, (int)(2*sizeof(unsigned long)),
145                 (unsigned long)page->flags, page->mapping,
146                 page_mapcount(page), page_count(page));
147         dump_stack();
148         page->flags &= ~(1 << PG_lru    |
149                         1 << PG_private |
150                         1 << PG_locked  |
151                         1 << PG_active  |
152                         1 << PG_dirty   |
153                         1 << PG_reclaim |
154                         1 << PG_slab    |
155                         1 << PG_swapcache |
156                         1 << PG_writeback );
157         set_page_count(page, 0);
158         reset_page_mapcount(page);
159         page->mapping = NULL;
160         add_taint(TAINT_BAD_PAGE);
161 }
162
163 /*
164  * Higher-order pages are called "compound pages".  They are structured thusly:
165  *
166  * The first PAGE_SIZE page is called the "head page".
167  *
168  * The remaining PAGE_SIZE pages are called "tail pages".
169  *
170  * All pages have PG_compound set.  All pages have their ->private pointing at
171  * the head page (even the head page has this).
172  *
173  * The first tail page's ->lru.next holds the address of the compound page's
174  * put_page() function.  Its ->lru.prev holds the order of allocation.
175  * This usage means that zero-order pages may not be compound.
176  */
177
178 static void free_compound_page(struct page *page)
179 {
180         __free_pages_ok(page, (unsigned long)page[1].lru.prev);
181 }
182
183 static void prep_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
184 {
185         int i;
186         int nr_pages = 1 << order;
187
188         page[1].lru.next = (void *)free_compound_page;  /* set dtor */
189         page[1].lru.prev = (void *)order;
190         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
191                 struct page *p = page + i;
192
193                 SetPageCompound(p);
194                 set_page_private(p, (unsigned long)page);
195         }
196 }
197
198 static void destroy_compound_page(struct page *page, unsigned long order)
199 {
200         int i;
201         int nr_pages = 1 << order;
202
203         if (unlikely((unsigned long)page[1].lru.prev != order))
204                 bad_page(page);
205
206         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
207                 struct page *p = page + i;
208
209                 if (unlikely(!PageCompound(p) |
210                                 (page_private(p) != (unsigned long)page)))
211                         bad_page(page);
212                 ClearPageCompound(p);
213         }
214 }
215
216 /*
217  * function for dealing with page's order in buddy system.
218  * zone->lock is already acquired when we use these.
219  * So, we don't need atomic page->flags operations here.
220  */
221 static inline unsigned long page_order(struct page *page) {
222         return page_private(page);
223 }
224
225 static inline void set_page_order(struct page *page, int order) {
226         set_page_private(page, order);
227         __SetPagePrivate(page);
228 }
229
230 static inline void rmv_page_order(struct page *page)
231 {
232         __ClearPagePrivate(page);
233         set_page_private(page, 0);
234 }
235
236 /*
237  * Locate the struct page for both the matching buddy in our
238  * pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).
239  *
240  * 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies
241  * the following equation:
242  *     B2 = B1 ^ (1 << O)
243  * For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order
244  * 1 buddy is #10:
245  *     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10
246  *
247  * 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which
248  * satisfies the following equation:
249  *     P = B & ~(1 << O)
250  *
251  * Assumption: *_mem_map is contigious at least up to MAX_ORDER
252  */
253 static inline struct page *
254 __page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)
255 {
256         unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);
257
258         return page + (buddy_idx - page_idx);
259 }
260
261 static inline unsigned long
262 __find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)
263 {
264         return (page_idx & ~(1 << order));
265 }
266
267 /*
268  * This function checks whether a page is free && is the buddy
269  * we can do coalesce a page and its buddy if
270  * (a) the buddy is not in a hole &&
271  * (b) the buddy is free &&
272  * (c) the buddy is on the buddy system &&
273  * (d) a page and its buddy have the same order.
274  * for recording page's order, we use page_private(page) and PG_private.
275  *
276  */
277 static inline int page_is_buddy(struct page *page, int order)
278 {
279 #ifdef CONFIG_HOLES_IN_ZONE
280         if (!pfn_valid(page_to_pfn(page)))
281                 return 0;
282 #endif
283
284        if (PagePrivate(page)           &&
285            (page_order(page) == order) &&
286             page_count(page) == 0)
287                return 1;
288        return 0;
289 }
290
291 /*
292  * Freeing function for a buddy system allocator.
293  *
294  * The concept of a buddy system is to maintain direct-mapped table
295  * (containing bit values) for memory blocks of various "orders".
296  * The bottom level table contains the map for the smallest allocatable
297  * units of memory (here, pages), and each level above it describes
298  * pairs of units from the levels below, hence, "buddies".
299  * At a high level, all that happens here is marking the table entry
300  * at the bottom level available, and propagating the changes upward
301  * as necessary, plus some accounting needed to play nicely with other
302  * parts of the VM system.
303  * At each level, we keep a list of pages, which are heads of continuous
304  * free pages of length of (1 << order) and marked with PG_Private.Page's
305  * order is recorded in page_private(page) field.
306  * So when we are allocating or freeing one, we can derive the state of the
307  * other.  That is, if we allocate a small block, and both were   
308  * free, the remainder of the region must be split into blocks.   
309  * If a block is freed, and its buddy is also free, then this
310  * triggers coalescing into a block of larger size.            
311  *
312  * -- wli
313  */
314
315 static inline void __free_one_page(struct page *page,
316                 struct zone *zone, unsigned int order)
317 {
318         unsigned long page_idx;
319         int order_size = 1 << order;
320
321         if (unlikely(PageCompound(page)))
322                 destroy_compound_page(page, order);
323
324         page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);
325
326         BUG_ON(page_idx & (order_size - 1));
327         BUG_ON(bad_range(zone, page));
328
329         zone->free_pages += order_size;
330         while (order < MAX_ORDER-1) {
331                 unsigned long combined_idx;
332                 struct free_area *area;
333                 struct page *buddy;
334
335                 buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);
336                 if (!page_is_buddy(buddy, order))
337                         break;          /* Move the buddy up one level. */
338
339                 list_del(&buddy->lru);
340                 area = zone->free_area + order;
341                 area->nr_free--;
342                 rmv_page_order(buddy);
343                 combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);
344                 page = page + (combined_idx - page_idx);
345                 page_idx = combined_idx;
346                 order++;
347         }
348         set_page_order(page, order);
349         list_add(&page->lru, &zone->free_area[order].free_list);
350         zone->free_area[order].nr_free++;
351 }
352
353 static inline int free_pages_check(struct page *page)
354 {
355         if (unlikely(page_mapcount(page) |
356                 (page->mapping != NULL)  |
357                 (page_count(page) != 0)  |
358                 (page->flags & (
359                         1 << PG_lru     |
360                         1 << PG_private |
361                         1 << PG_locked  |
362                         1 << PG_active  |
363                         1 << PG_reclaim |
364                         1 << PG_slab    |
365                         1 << PG_swapcache |
366                         1 << PG_writeback |
367                         1 << PG_reserved ))))
368                 bad_page(page);
369         if (PageDirty(page))
370                 __ClearPageDirty(page);
371         /*
372          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
373          * clear it, and do not free the page.  But we shall soon need
374          * to do more, for when the ZERO_PAGE count wraps negative.
375          */
376         return PageReserved(page);
377 }
378
379 /*
380  * Frees a list of pages. 
381  * Assumes all pages on list are in same zone, and of same order.
382  * count is the number of pages to free.
383  *
384  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to
385  * see if this freeing clears that state.
386  *
387  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are
388  * pinned" detection logic.
389  */
390 static void free_pages_bulk(struct zone *zone, int count,
391                                         struct list_head *list, int order)
392 {
393         spin_lock(&zone->lock);
394         zone->all_unreclaimable = 0;
395         zone->pages_scanned = 0;
396         while (count--) {
397                 struct page *page;
398
399                 BUG_ON(list_empty(list));
400                 page = list_entry(list->prev, struct page, lru);
401                 /* have to delete it as __free_one_page list manipulates */
402                 list_del(&page->lru);
403                 __free_one_page(page, zone, order);
404         }
405         spin_unlock(&zone->lock);
406 }
407
408 static void free_one_page(struct zone *zone, struct page *page, int order)
409 {
410         LIST_HEAD(list);
411         list_add(&page->lru, &list);
412         free_pages_bulk(zone, 1, &list, order);
413 }
414
415 static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order)
416 {
417         unsigned long flags;
418         int i;
419         int reserved = 0;
420
421         arch_free_page(page, order);
422         if (!PageHighMem(page))
423                 mutex_debug_check_no_locks_freed(page_address(page),
424                                                  PAGE_SIZE<<order);
425
426 #ifndef CONFIG_MMU
427         for (i = 1 ; i < (1 << order) ; ++i)
428                 __put_page(page + i);
429 #endif
430
431         for (i = 0 ; i < (1 << order) ; ++i)
432                 reserved += free_pages_check(page + i);
433         if (reserved)
434                 return;
435
436         kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
437         local_irq_save(flags);
438         __mod_page_state(pgfree, 1 << order);
439         free_one_page(page_zone(page), page, order);
440         local_irq_restore(flags);
441 }
442
443 /*
444  * permit the bootmem allocator to evade page validation on high-order frees
445  */
446 void fastcall __init __free_pages_bootmem(struct page *page, unsigned int order)
447 {
448         if (order == 0) {
449                 __ClearPageReserved(page);
450                 set_page_count(page, 0);
451
452                 free_hot_cold_page(page, 0);
453         } else {
454                 LIST_HEAD(list);
455                 int loop;
456
457                 for (loop = 0; loop < BITS_PER_LONG; loop++) {
458                         struct page *p = &page[loop];
459
460                         if (loop + 16 < BITS_PER_LONG)
461                                 prefetchw(p + 16);
462                         __ClearPageReserved(p);
463                         set_page_count(p, 0);
464                 }
465
466                 arch_free_page(page, order);
467
468                 mod_page_state(pgfree, 1 << order);
469
470                 list_add(&page->lru, &list);
471                 kernel_map_pages(page, 1 << order, 0);
472                 free_pages_bulk(page_zone(page), 1, &list, order);
473         }
474 }
475
476
477 /*
478  * The order of subdivision here is critical for the IO subsystem.
479  * Please do not alter this order without good reasons and regression
480  * testing. Specifically, as large blocks of memory are subdivided,
481  * the order in which smaller blocks are delivered depends on the order
482  * they're subdivided in this function. This is the primary factor
483  * influencing the order in which pages are delivered to the IO
484  * subsystem according to empirical testing, and this is also justified
485  * by considering the behavior of a buddy system containing a single
486  * large block of memory acted on by a series of small allocations.
487  * This behavior is a critical factor in sglist merging's success.
488  *
489  * -- wli
490  */
491 static inline void expand(struct zone *zone, struct page *page,
492         int low, int high, struct free_area *area)
493 {
494         unsigned long size = 1 << high;
495
496         while (high > low) {
497                 area--;
498                 high--;
499                 size >>= 1;
500                 BUG_ON(bad_range(zone, &page[size]));
501                 list_add(&page[size].lru, &area->free_list);
502                 area->nr_free++;
503                 set_page_order(&page[size], high);
504         }
505 }
506
507 /*
508  * This page is about to be returned from the page allocator
509  */
510 static int prep_new_page(struct page *page, int order)
511 {
512         if (unlikely(page_mapcount(page) |
513                 (page->mapping != NULL)  |
514                 (page_count(page) != 0)  |
515                 (page->flags & (
516                         1 << PG_lru     |
517                         1 << PG_private |
518                         1 << PG_locked  |
519                         1 << PG_active  |
520                         1 << PG_dirty   |
521                         1 << PG_reclaim |
522                         1 << PG_slab    |
523                         1 << PG_swapcache |
524                         1 << PG_writeback |
525                         1 << PG_reserved ))))
526                 bad_page(page);
527
528         /*
529          * For now, we report if PG_reserved was found set, but do not
530          * clear it, and do not allocate the page: as a safety net.
531          */
532         if (PageReserved(page))
533                 return 1;
534
535         page->flags &= ~(1 << PG_uptodate | 1 << PG_error |
536                         1 << PG_referenced | 1 << PG_arch_1 |
537                         1 << PG_checked | 1 << PG_mappedtodisk);
538         set_page_private(page, 0);
539         set_page_refs(page, order);
540         kernel_map_pages(page, 1 << order, 1);
541         return 0;
542 }
543
544 /* 
545  * Do the hard work of removing an element from the buddy allocator.
546  * Call me with the zone->lock already held.
547  */
548 static struct page *__rmqueue(struct zone *zone, unsigned int order)
549 {
550         struct free_area * area;
551         unsigned int current_order;
552         struct page *page;
553
554         for (current_order = order; current_order < MAX_ORDER; ++current_order) {
555                 area = zone->free_area + current_order;
556                 if (list_empty(&area->free_list))
557                         continue;
558
559                 page = list_entry(area->free_list.next, struct page, lru);
560                 list_del(&page->lru);
561                 rmv_page_order(page);
562                 area->nr_free--;
563                 zone->free_pages -= 1UL << order;
564                 expand(zone, page, order, current_order, area);
565                 return page;
566         }
567
568         return NULL;
569 }
570
571 /* 
572  * Obtain a specified number of elements from the buddy allocator, all under
573  * a single hold of the lock, for efficiency.  Add them to the supplied list.
574  * Returns the number of new pages which were placed at *list.
575  */
576 static int rmqueue_bulk(struct zone *zone, unsigned int order, 
577                         unsigned long count, struct list_head *list)
578 {
579         int i;
580         
581         spin_lock(&zone->lock);
582         for (i = 0; i < count; ++i) {
583                 struct page *page = __rmqueue(zone, order);
584                 if (unlikely(page == NULL))
585                         break;
586                 list_add_tail(&page->lru, list);
587         }
588         spin_unlock(&zone->lock);
589         return i;
590 }
591
592 #ifdef CONFIG_NUMA
593 /*
594  * Called from the slab reaper to drain pagesets on a particular node that
595  * belong to the currently executing processor.
596  */
597 void drain_node_pages(int nodeid)
598 {
599         int i, z;
600         unsigned long flags;
601
602         local_irq_save(flags);
603         for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
604                 struct zone *zone = NODE_DATA(nodeid)->node_zones + z;
605                 struct per_cpu_pageset *pset;
606
607                 pset = zone_pcp(zone, smp_processor_id());
608                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
609                         struct per_cpu_pages *pcp;
610
611                         pcp = &pset->pcp[i];
612                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
613                         pcp->count = 0;
614                 }
615         }
616         local_irq_restore(flags);
617 }
618 #endif
619
620 #if defined(CONFIG_PM) || defined(CONFIG_HOTPLUG_CPU)
621 static void __drain_pages(unsigned int cpu)
622 {
623         unsigned long flags;
624         struct zone *zone;
625         int i;
626
627         for_each_zone(zone) {
628                 struct per_cpu_pageset *pset;
629
630                 pset = zone_pcp(zone, cpu);
631                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pset->pcp); i++) {
632                         struct per_cpu_pages *pcp;
633
634                         pcp = &pset->pcp[i];
635                         local_irq_save(flags);
636                         free_pages_bulk(zone, pcp->count, &pcp->list, 0);
637                         pcp->count = 0;
638                         local_irq_restore(flags);
639                 }
640         }
641 }
642 #endif /* CONFIG_PM || CONFIG_HOTPLUG_CPU */
643
644 #ifdef CONFIG_PM
645
646 void mark_free_pages(struct zone *zone)
647 {
648         unsigned long zone_pfn, flags;
649         int order;
650         struct list_head *curr;
651
652         if (!zone->spanned_pages)
653                 return;
654
655         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
656         for (zone_pfn = 0; zone_pfn < zone->spanned_pages; ++zone_pfn)
657                 ClearPageNosaveFree(pfn_to_page(zone_pfn + zone->zone_start_pfn));
658
659         for (order = MAX_ORDER - 1; order >= 0; --order)
660                 list_for_each(curr, &zone->free_area[order].free_list) {
661                         unsigned long start_pfn, i;
662
663                         start_pfn = page_to_pfn(list_entry(curr, struct page, lru));
664
665                         for (i=0; i < (1<<order); i++)
666                                 SetPageNosaveFree(pfn_to_page(start_pfn+i));
667         }
668         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
669 }
670
671 /*
672  * Spill all of this CPU's per-cpu pages back into the buddy allocator.
673  */
674 void drain_local_pages(void)
675 {
676         unsigned long flags;
677
678         local_irq_save(flags);  
679         __drain_pages(smp_processor_id());
680         local_irq_restore(flags);       
681 }
682 #endif /* CONFIG_PM */
683
684 static void zone_statistics(struct zonelist *zonelist, struct zone *z, int cpu)
685 {
686 #ifdef CONFIG_NUMA
687         pg_data_t *pg = z->zone_pgdat;
688         pg_data_t *orig = zonelist->zones[0]->zone_pgdat;
689         struct per_cpu_pageset *p;
690
691         p = zone_pcp(z, cpu);
692         if (pg == orig) {
693                 p->numa_hit++;
694         } else {
695                 p->numa_miss++;
696                 zone_pcp(zonelist->zones[0], cpu)->numa_foreign++;
697         }
698         if (pg == NODE_DATA(numa_node_id()))
699                 p->local_node++;
700         else
701                 p->other_node++;
702 #endif
703 }
704
705 /*
706  * Free a 0-order page
707  */
708 static void fastcall free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)
709 {
710         struct zone *zone = page_zone(page);
711         struct per_cpu_pages *pcp;
712         unsigned long flags;
713
714         arch_free_page(page, 0);
715
716         if (PageAnon(page))
717                 page->mapping = NULL;
718         if (free_pages_check(page))
719                 return;
720
721         kernel_map_pages(page, 1, 0);
722
723         pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp[cold];
724         local_irq_save(flags);
725         __inc_page_state(pgfree);
726         list_add(&page->lru, &pcp->list);
727         pcp->count++;
728         if (pcp->count >= pcp->high) {
729                 free_pages_bulk(zone, pcp->batch, &pcp->list, 0);
730                 pcp->count -= pcp->batch;
731         }
732         local_irq_restore(flags);
733         put_cpu();
734 }
735
736 void fastcall free_hot_page(struct page *page)
737 {
738         free_hot_cold_page(page, 0);
739 }
740         
741 void fastcall free_cold_page(struct page *page)
742 {
743         free_hot_cold_page(page, 1);
744 }
745
746 static inline void prep_zero_page(struct page *page, int order, gfp_t gfp_flags)
747 {
748         int i;
749
750         BUG_ON((gfp_flags & (__GFP_WAIT | __GFP_HIGHMEM)) == __GFP_HIGHMEM);
751         for(i = 0; i < (1 << order); i++)
752                 clear_highpage(page + i);
753 }
754
755 /*
756  * Really, prep_compound_page() should be called from __rmqueue_bulk().  But
757  * we cheat by calling it from here, in the order > 0 path.  Saves a branch
758  * or two.
759  */
760 static struct page *buffered_rmqueue(struct zonelist *zonelist,
761                         struct zone *zone, int order, gfp_t gfp_flags)
762 {
763         unsigned long flags;
764         struct page *page;
765         int cold = !!(gfp_flags & __GFP_COLD);
766         int cpu;
767
768 again:
769         cpu  = get_cpu();
770         if (likely(order == 0)) {
771                 struct per_cpu_pages *pcp;
772
773                 pcp = &zone_pcp(zone, cpu)->pcp[cold];
774                 local_irq_save(flags);
775                 if (!pcp->count) {
776                         pcp->count += rmqueue_bulk(zone, 0,
777                                                 pcp->batch, &pcp->list);
778                         if (unlikely(!pcp->count))
779                                 goto failed;
780                 }
781                 page = list_entry(pcp->list.next, struct page, lru);
782                 list_del(&page->lru);
783                 pcp->count--;
784         } else {
785                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
786                 page = __rmqueue(zone, order);
787                 spin_unlock(&zone->lock);
788                 if (!page)
789                         goto failed;
790         }
791
792         __mod_page_state_zone(zone, pgalloc, 1 << order);
793         zone_statistics(zonelist, zone, cpu);
794         local_irq_restore(flags);
795         put_cpu();
796
797         BUG_ON(bad_range(zone, page));
798         if (prep_new_page(page, order))
799                 goto again;
800
801         if (gfp_flags & __GFP_ZERO)
802                 prep_zero_page(page, order, gfp_flags);
803
804         if (order && (gfp_flags & __GFP_COMP))
805                 prep_compound_page(page, order);
806         return page;
807
808 failed:
809         local_irq_restore(flags);
810         put_cpu();
811         return NULL;
812 }
813
814 #define ALLOC_NO_WATERMARKS     0x01 /* don't check watermarks at all */
815 #define ALLOC_WMARK_MIN         0x02 /* use pages_min watermark */
816 #define ALLOC_WMARK_LOW         0x04 /* use pages_low watermark */
817 #define ALLOC_WMARK_HIGH        0x08 /* use pages_high watermark */
818 #define ALLOC_HARDER            0x10 /* try to alloc harder */
819 #define ALLOC_HIGH              0x20 /* __GFP_HIGH set */
820 #define ALLOC_CPUSET            0x40 /* check for correct cpuset */
821
822 /*
823  * Return 1 if free pages are above 'mark'. This takes into account the order
824  * of the allocation.
825  */
826 int zone_watermark_ok(struct zone *z, int order, unsigned long mark,
827                       int classzone_idx, int alloc_flags)
828 {
829         /* free_pages my go negative - that's OK */
830         long min = mark, free_pages = z->free_pages - (1 << order) + 1;
831         int o;
832
833         if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)
834                 min -= min / 2;
835         if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)
836                 min -= min / 4;
837
838         if (free_pages <= min + z->lowmem_reserve[classzone_idx])
839                 return 0;
840         for (o = 0; o < order; o++) {
841                 /* At the next order, this order's pages become unavailable */
842                 free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;
843
844                 /* Require fewer higher order pages to be free */
845                 min >>= 1;
846
847                 if (free_pages <= min)
848                         return 0;
849         }
850         return 1;
851 }
852
853 /*
854  * get_page_from_freeliest goes through the zonelist trying to allocate
855  * a page.
856  */
857 static struct page *
858 get_page_from_freelist(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
859                 struct zonelist *zonelist, int alloc_flags)
860 {
861         struct zone **z = zonelist->zones;
862         struct page *page = NULL;
863         int classzone_idx = zone_idx(*z);
864
865         /*
866          * Go through the zonelist once, looking for a zone with enough free.
867          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
868          */
869         do {
870                 if ((alloc_flags & ALLOC_CPUSET) &&
871                                 !cpuset_zone_allowed(*z, gfp_mask))
872                         continue;
873
874                 if (!(alloc_flags & ALLOC_NO_WATERMARKS)) {
875                         unsigned long mark;
876                         if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_MIN)
877                                 mark = (*z)->pages_min;
878                         else if (alloc_flags & ALLOC_WMARK_LOW)
879                                 mark = (*z)->pages_low;
880                         else
881                                 mark = (*z)->pages_high;
882                         if (!zone_watermark_ok(*z, order, mark,
883                                     classzone_idx, alloc_flags))
884                                 if (!zone_reclaim_mode ||
885                                     !zone_reclaim(*z, gfp_mask, order))
886                                         continue;
887                 }
888
889                 page = buffered_rmqueue(zonelist, *z, order, gfp_mask);
890                 if (page) {
891                         break;
892                 }
893         } while (*(++z) != NULL);
894         return page;
895 }
896
897 /*
898  * This is the 'heart' of the zoned buddy allocator.
899  */
900 struct page * fastcall
901 __alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,
902                 struct zonelist *zonelist)
903 {
904         const gfp_t wait = gfp_mask & __GFP_WAIT;
905         struct zone **z;
906         struct page *page;
907         struct reclaim_state reclaim_state;
908         struct task_struct *p = current;
909         int do_retry;
910         int alloc_flags;
911         int did_some_progress;
912
913         might_sleep_if(wait);
914
915 restart:
916         z = zonelist->zones;  /* the list of zones suitable for gfp_mask */
917
918         if (unlikely(*z == NULL)) {
919                 /* Should this ever happen?? */
920                 return NULL;
921         }
922
923         page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
924                                 zonelist, ALLOC_WMARK_LOW|ALLOC_CPUSET);
925         if (page)
926                 goto got_pg;
927
928         do {
929                 wakeup_kswapd(*z, order);
930         } while (*(++z));
931
932         /*
933          * OK, we're below the kswapd watermark and have kicked background
934          * reclaim. Now things get more complex, so set up alloc_flags according
935          * to how we want to proceed.
936          *
937          * The caller may dip into page reserves a bit more if the caller
938          * cannot run direct reclaim, or if the caller has realtime scheduling
939          * policy or is asking for __GFP_HIGH memory.  GFP_ATOMIC requests will
940          * set both ALLOC_HARDER (!wait) and ALLOC_HIGH (__GFP_HIGH).
941          */
942         alloc_flags = ALLOC_WMARK_MIN;
943         if ((unlikely(rt_task(p)) && !in_interrupt()) || !wait)
944                 alloc_flags |= ALLOC_HARDER;
945         if (gfp_mask & __GFP_HIGH)
946                 alloc_flags |= ALLOC_HIGH;
947         alloc_flags |= ALLOC_CPUSET;
948
949         /*
950          * Go through the zonelist again. Let __GFP_HIGH and allocations
951          * coming from realtime tasks go deeper into reserves.
952          *
953          * This is the last chance, in general, before the goto nopage.
954          * Ignore cpuset if GFP_ATOMIC (!wait) rather than fail alloc.
955          * See also cpuset_zone_allowed() comment in kernel/cpuset.c.
956          */
957         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, zonelist, alloc_flags);
958         if (page)
959                 goto got_pg;
960
961         /* This allocation should allow future memory freeing. */
962
963         if (((p->flags & PF_MEMALLOC) || unlikely(test_thread_flag(TIF_MEMDIE)))
964                         && !in_interrupt()) {
965                 if (!(gfp_mask & __GFP_NOMEMALLOC)) {
966 nofail_alloc:
967                         /* go through the zonelist yet again, ignoring mins */
968                         page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
969                                 zonelist, ALLOC_NO_WATERMARKS);
970                         if (page)
971                                 goto got_pg;
972                         if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL) {
973                                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
974                                 goto nofail_alloc;
975                         }
976                 }
977                 goto nopage;
978         }
979
980         /* Atomic allocations - we can't balance anything */
981         if (!wait)
982                 goto nopage;
983
984 rebalance:
985         cond_resched();
986
987         /* We now go into synchronous reclaim */
988         cpuset_memory_pressure_bump();
989         p->flags |= PF_MEMALLOC;
990         reclaim_state.reclaimed_slab = 0;
991         p->reclaim_state = &reclaim_state;
992
993         did_some_progress = try_to_free_pages(zonelist->zones, gfp_mask);
994
995         p->reclaim_state = NULL;
996         p->flags &= ~PF_MEMALLOC;
997
998         cond_resched();
999
1000         if (likely(did_some_progress)) {
1001                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order,
1002                                                 zonelist, alloc_flags);
1003                 if (page)
1004                         goto got_pg;
1005         } else if ((gfp_mask & __GFP_FS) && !(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1006                 /*
1007                  * Go through the zonelist yet one more time, keep
1008                  * very high watermark here, this is only to catch
1009                  * a parallel oom killing, we must fail if we're still
1010                  * under heavy pressure.
1011                  */
1012                 page = get_page_from_freelist(gfp_mask|__GFP_HARDWALL, order,
1013                                 zonelist, ALLOC_WMARK_HIGH|ALLOC_CPUSET);
1014                 if (page)
1015                         goto got_pg;
1016
1017                 out_of_memory(zonelist, gfp_mask, order);
1018                 goto restart;
1019         }
1020
1021         /*
1022          * Don't let big-order allocations loop unless the caller explicitly
1023          * requests that.  Wait for some write requests to complete then retry.
1024          *
1025          * In this implementation, __GFP_REPEAT means __GFP_NOFAIL for order
1026          * <= 3, but that may not be true in other implementations.
1027          */
1028         do_retry = 0;
1029         if (!(gfp_mask & __GFP_NORETRY)) {
1030                 if ((order <= 3) || (gfp_mask & __GFP_REPEAT))
1031                         do_retry = 1;
1032                 if (gfp_mask & __GFP_NOFAIL)
1033                         do_retry = 1;
1034         }
1035         if (do_retry) {
1036                 blk_congestion_wait(WRITE, HZ/50);
1037                 goto rebalance;
1038         }
1039
1040 nopage:
1041         if (!(gfp_mask & __GFP_NOWARN) && printk_ratelimit()) {
1042                 printk(KERN_WARNING "%s: page allocation failure."
1043                         " order:%d, mode:0x%x\n",
1044                         p->comm, order, gfp_mask);
1045                 dump_stack();
1046                 show_mem();
1047         }
1048 got_pg:
1049         return page;
1050 }
1051
1052 EXPORT_SYMBOL(__alloc_pages);
1053
1054 /*
1055  * Common helper functions.
1056  */
1057 fastcall unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
1058 {
1059         struct page * page;
1060         page = alloc_pages(gfp_mask, order);
1061         if (!page)
1062                 return 0;
1063         return (unsigned long) page_address(page);
1064 }
1065
1066 EXPORT_SYMBOL(__get_free_pages);
1067
1068 fastcall unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
1069 {
1070         struct page * page;
1071
1072         /*
1073          * get_zeroed_page() returns a 32-bit address, which cannot represent
1074          * a highmem page
1075          */
1076         BUG_ON((gfp_mask & __GFP_HIGHMEM) != 0);
1077
1078         page = alloc_pages(gfp_mask | __GFP_ZERO, 0);
1079         if (page)
1080                 return (unsigned long) page_address(page);
1081         return 0;
1082 }
1083
1084 EXPORT_SYMBOL(get_zeroed_page);
1085
1086 void __pagevec_free(struct pagevec *pvec)
1087 {
1088         int i = pagevec_count(pvec);
1089
1090         while (--i >= 0)
1091                 free_hot_cold_page(pvec->pages[i], pvec->cold);
1092 }
1093
1094 fastcall void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
1095 {
1096         if (put_page_testzero(page)) {
1097                 if (order == 0)
1098                         free_hot_page(page);
1099                 else
1100                         __free_pages_ok(page, order);
1101         }
1102 }
1103
1104 EXPORT_SYMBOL(__free_pages);
1105
1106 fastcall void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
1107 {
1108         if (addr != 0) {
1109                 BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));
1110                 __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);
1111         }
1112 }
1113
1114 EXPORT_SYMBOL(free_pages);
1115
1116 /*
1117  * Total amount of free (allocatable) RAM:
1118  */
1119 unsigned int nr_free_pages(void)
1120 {
1121         unsigned int sum = 0;
1122         struct zone *zone;
1123
1124         for_each_zone(zone)
1125                 sum += zone->free_pages;
1126
1127         return sum;
1128 }
1129
1130 EXPORT_SYMBOL(nr_free_pages);
1131
1132 #ifdef CONFIG_NUMA
1133 unsigned int nr_free_pages_pgdat(pg_data_t *pgdat)
1134 {
1135         unsigned int i, sum = 0;
1136
1137         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1138                 sum += pgdat->node_zones[i].free_pages;
1139
1140         return sum;
1141 }
1142 #endif
1143
1144 static unsigned int nr_free_zone_pages(int offset)
1145 {
1146         /* Just pick one node, since fallback list is circular */
1147         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(numa_node_id());
1148         unsigned int sum = 0;
1149
1150         struct zonelist *zonelist = pgdat->node_zonelists + offset;
1151         struct zone **zonep = zonelist->zones;
1152         struct zone *zone;
1153
1154         for (zone = *zonep++; zone; zone = *zonep++) {
1155                 unsigned long size = zone->present_pages;
1156                 unsigned long high = zone->pages_high;
1157                 if (size > high)
1158                         sum += size - high;
1159         }
1160
1161         return sum;
1162 }
1163
1164 /*
1165  * Amount of free RAM allocatable within ZONE_DMA and ZONE_NORMAL
1166  */
1167 unsigned int nr_free_buffer_pages(void)
1168 {
1169         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_USER));
1170 }
1171
1172 /*
1173  * Amount of free RAM allocatable within all zones
1174  */
1175 unsigned int nr_free_pagecache_pages(void)
1176 {
1177         return nr_free_zone_pages(gfp_zone(GFP_HIGHUSER));
1178 }
1179
1180 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1181 unsigned int nr_free_highpages (void)
1182 {
1183         pg_data_t *pgdat;
1184         unsigned int pages = 0;
1185
1186         for_each_pgdat(pgdat)
1187                 pages += pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1188
1189         return pages;
1190 }
1191 #endif
1192
1193 #ifdef CONFIG_NUMA
1194 static void show_node(struct zone *zone)
1195 {
1196         printk("Node %d ", zone->zone_pgdat->node_id);
1197 }
1198 #else
1199 #define show_node(zone) do { } while (0)
1200 #endif
1201
1202 /*
1203  * Accumulate the page_state information across all CPUs.
1204  * The result is unavoidably approximate - it can change
1205  * during and after execution of this function.
1206  */
1207 static DEFINE_PER_CPU(struct page_state, page_states) = {0};
1208
1209 atomic_t nr_pagecache = ATOMIC_INIT(0);
1210 EXPORT_SYMBOL(nr_pagecache);
1211 #ifdef CONFIG_SMP
1212 DEFINE_PER_CPU(long, nr_pagecache_local) = 0;
1213 #endif
1214
1215 static void __get_page_state(struct page_state *ret, int nr, cpumask_t *cpumask)
1216 {
1217         unsigned cpu;
1218
1219         memset(ret, 0, nr * sizeof(unsigned long));
1220         cpus_and(*cpumask, *cpumask, cpu_online_map);
1221
1222         for_each_cpu_mask(cpu, *cpumask) {
1223                 unsigned long *in;
1224                 unsigned long *out;
1225                 unsigned off;
1226                 unsigned next_cpu;
1227
1228                 in = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
1229
1230                 next_cpu = next_cpu(cpu, *cpumask);
1231                 if (likely(next_cpu < NR_CPUS))
1232                         prefetch(&per_cpu(page_states, next_cpu));
1233
1234                 out = (unsigned long *)ret;
1235                 for (off = 0; off < nr; off++)
1236                         *out++ += *in++;
1237         }
1238 }
1239
1240 void get_page_state_node(struct page_state *ret, int node)
1241 {
1242         int nr;
1243         cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
1244
1245         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1246         nr /= sizeof(unsigned long);
1247
1248         __get_page_state(ret, nr+1, &mask);
1249 }
1250
1251 void get_page_state(struct page_state *ret)
1252 {
1253         int nr;
1254         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1255
1256         nr = offsetof(struct page_state, GET_PAGE_STATE_LAST);
1257         nr /= sizeof(unsigned long);
1258
1259         __get_page_state(ret, nr + 1, &mask);
1260 }
1261
1262 void get_full_page_state(struct page_state *ret)
1263 {
1264         cpumask_t mask = CPU_MASK_ALL;
1265
1266         __get_page_state(ret, sizeof(*ret) / sizeof(unsigned long), &mask);
1267 }
1268
1269 unsigned long read_page_state_offset(unsigned long offset)
1270 {
1271         unsigned long ret = 0;
1272         int cpu;
1273
1274         for_each_online_cpu(cpu) {
1275                 unsigned long in;
1276
1277                 in = (unsigned long)&per_cpu(page_states, cpu) + offset;
1278                 ret += *((unsigned long *)in);
1279         }
1280         return ret;
1281 }
1282
1283 void __mod_page_state_offset(unsigned long offset, unsigned long delta)
1284 {
1285         void *ptr;
1286
1287         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1288         *(unsigned long *)(ptr + offset) += delta;
1289 }
1290 EXPORT_SYMBOL(__mod_page_state_offset);
1291
1292 void mod_page_state_offset(unsigned long offset, unsigned long delta)
1293 {
1294         unsigned long flags;
1295         void *ptr;
1296
1297         local_irq_save(flags);
1298         ptr = &__get_cpu_var(page_states);
1299         *(unsigned long *)(ptr + offset) += delta;
1300         local_irq_restore(flags);
1301 }
1302 EXPORT_SYMBOL(mod_page_state_offset);
1303
1304 void __get_zone_counts(unsigned long *active, unsigned long *inactive,
1305                         unsigned long *free, struct pglist_data *pgdat)
1306 {
1307         struct zone *zones = pgdat->node_zones;
1308         int i;
1309
1310         *active = 0;
1311         *inactive = 0;
1312         *free = 0;
1313         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++) {
1314                 *active += zones[i].nr_active;
1315                 *inactive += zones[i].nr_inactive;
1316                 *free += zones[i].free_pages;
1317         }
1318 }
1319
1320 void get_zone_counts(unsigned long *active,
1321                 unsigned long *inactive, unsigned long *free)
1322 {
1323         struct pglist_data *pgdat;
1324
1325         *active = 0;
1326         *inactive = 0;
1327         *free = 0;
1328         for_each_pgdat(pgdat) {
1329                 unsigned long l, m, n;
1330                 __get_zone_counts(&l, &m, &n, pgdat);
1331                 *active += l;
1332                 *inactive += m;
1333                 *free += n;
1334         }
1335 }
1336
1337 void si_meminfo(struct sysinfo *val)
1338 {
1339         val->totalram = totalram_pages;
1340         val->sharedram = 0;
1341         val->freeram = nr_free_pages();
1342         val->bufferram = nr_blockdev_pages();
1343 #ifdef CONFIG_HIGHMEM
1344         val->totalhigh = totalhigh_pages;
1345         val->freehigh = nr_free_highpages();
1346 #else
1347         val->totalhigh = 0;
1348         val->freehigh = 0;
1349 #endif
1350         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1351 }
1352
1353 EXPORT_SYMBOL(si_meminfo);
1354
1355 #ifdef CONFIG_NUMA
1356 void si_meminfo_node(struct sysinfo *val, int nid)
1357 {
1358         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
1359
1360         val->totalram = pgdat->node_present_pages;
1361         val->freeram = nr_free_pages_pgdat(pgdat);
1362         val->totalhigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].present_pages;
1363         val->freehigh = pgdat->node_zones[ZONE_HIGHMEM].free_pages;
1364         val->mem_unit = PAGE_SIZE;
1365 }
1366 #endif
1367
1368 #define K(x) ((x) << (PAGE_SHIFT-10))
1369
1370 /*
1371  * Show free area list (used inside shift_scroll-lock stuff)
1372  * We also calculate the percentage fragmentation. We do this by counting the
1373  * memory on each free list with the exception of the first item on the list.
1374  */
1375 void show_free_areas(void)
1376 {
1377         struct page_state ps;
1378         int cpu, temperature;
1379         unsigned long active;
1380         unsigned long inactive;
1381         unsigned long free;
1382         struct zone *zone;
1383
1384         for_each_zone(zone) {
1385                 show_node(zone);
1386                 printk("%s per-cpu:", zone->name);
1387
1388                 if (!populated_zone(zone)) {
1389                         printk(" empty\n");
1390                         continue;
1391                 } else
1392                         printk("\n");
1393
1394                 for_each_online_cpu(cpu) {
1395                         struct per_cpu_pageset *pageset;
1396
1397                         pageset = zone_pcp(zone, cpu);
1398
1399                         for (temperature = 0; temperature < 2; temperature++)
1400                                 printk("cpu %d %s: high %d, batch %d used:%d\n",
1401                                         cpu,
1402                                         temperature ? "cold" : "hot",
1403                                         pageset->pcp[temperature].high,
1404                                         pageset->pcp[temperature].batch,
1405                                         pageset->pcp[temperature].count);
1406                 }
1407         }
1408
1409         get_page_state(&ps);
1410         get_zone_counts(&active, &inactive, &free);
1411
1412         printk("Free pages: %11ukB (%ukB HighMem)\n",
1413                 K(nr_free_pages()),
1414                 K(nr_free_highpages()));
1415
1416         printk("Active:%lu inactive:%lu dirty:%lu writeback:%lu "
1417                 "unstable:%lu free:%u slab:%lu mapped:%lu pagetables:%lu\n",
1418                 active,
1419                 inactive,
1420                 ps.nr_dirty,
1421                 ps.nr_writeback,
1422                 ps.nr_unstable,
1423                 nr_free_pages(),
1424                 ps.nr_slab,
1425                 ps.nr_mapped,
1426                 ps.nr_page_table_pages);
1427
1428         for_each_zone(zone) {
1429                 int i;
1430
1431                 show_node(zone);
1432                 printk("%s"
1433                         " free:%lukB"
1434                         " min:%lukB"
1435                         " low:%lukB"
1436                         " high:%lukB"
1437                         " active:%lukB"
1438                         " inactive:%lukB"
1439                         " present:%lukB"
1440                         " pages_scanned:%lu"
1441                         " all_unreclaimable? %s"
1442                         "\n",
1443                         zone->name,
1444                         K(zone->free_pages),
1445                         K(zone->pages_min),
1446                         K(zone->pages_low),
1447                         K(zone->pages_high),
1448                         K(zone->nr_active),
1449                         K(zone->nr_inactive),
1450                         K(zone->present_pages),
1451                         zone->pages_scanned,
1452                         (zone->all_unreclaimable ? "yes" : "no")
1453                         );
1454                 printk("lowmem_reserve[]:");
1455                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1456                         printk(" %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
1457                 printk("\n");
1458         }
1459
1460         for_each_zone(zone) {
1461                 unsigned long nr, flags, order, total = 0;
1462
1463                 show_node(zone);
1464                 printk("%s: ", zone->name);
1465                 if (!populated_zone(zone)) {
1466                         printk("empty\n");
1467                         continue;
1468                 }
1469
1470                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
1471                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; order++) {
1472                         nr = zone->free_area[order].nr_free;
1473                         total += nr << order;
1474                         printk("%lu*%lukB ", nr, K(1UL) << order);
1475                 }
1476                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
1477                 printk("= %lukB\n", K(total));
1478         }
1479
1480         show_swap_cache_info();
1481 }
1482
1483 /*
1484  * Builds allocation fallback zone lists.
1485  *
1486  * Add all populated zones of a node to the zonelist.
1487  */
1488 static int __init build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat,
1489                         struct zonelist *zonelist, int nr_zones, int zone_type)
1490 {
1491         struct zone *zone;
1492
1493         BUG_ON(zone_type > ZONE_HIGHMEM);
1494
1495         do {
1496                 zone = pgdat->node_zones + zone_type;
1497                 if (populated_zone(zone)) {
1498 #ifndef CONFIG_HIGHMEM
1499                         BUG_ON(zone_type > ZONE_NORMAL);
1500 #endif
1501                         zonelist->zones[nr_zones++] = zone;
1502                         check_highest_zone(zone_type);
1503                 }
1504                 zone_type--;
1505
1506         } while (zone_type >= 0);
1507         return nr_zones;
1508 }
1509
1510 static inline int highest_zone(int zone_bits)
1511 {
1512         int res = ZONE_NORMAL;
1513         if (zone_bits & (__force int)__GFP_HIGHMEM)
1514                 res = ZONE_HIGHMEM;
1515         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA32)
1516                 res = ZONE_DMA32;
1517         if (zone_bits & (__force int)__GFP_DMA)
1518                 res = ZONE_DMA;
1519         return res;
1520 }
1521
1522 #ifdef CONFIG_NUMA
1523 #define MAX_NODE_LOAD (num_online_nodes())
1524 static int __initdata node_load[MAX_NUMNODES];
1525 /**
1526  * find_next_best_node - find the next node that should appear in a given node's fallback list
1527  * @node: node whose fallback list we're appending
1528  * @used_node_mask: nodemask_t of already used nodes
1529  *
1530  * We use a number of factors to determine which is the next node that should
1531  * appear on a given node's fallback list.  The node should not have appeared
1532  * already in @node's fallback list, and it should be the next closest node
1533  * according to the distance array (which contains arbitrary distance values
1534  * from each node to each node in the system), and should also prefer nodes
1535  * with no CPUs, since presumably they'll have very little allocation pressure
1536  * on them otherwise.
1537  * It returns -1 if no node is found.
1538  */
1539 static int __init find_next_best_node(int node, nodemask_t *used_node_mask)
1540 {
1541         int n, val;
1542         int min_val = INT_MAX;
1543         int best_node = -1;
1544
1545         /* Use the local node if we haven't already */
1546         if (!node_isset(node, *used_node_mask)) {
1547                 node_set(node, *used_node_mask);
1548                 return node;
1549         }
1550
1551         for_each_online_node(n) {
1552                 cpumask_t tmp;
1553
1554                 /* Don't want a node to appear more than once */
1555                 if (node_isset(n, *used_node_mask))
1556                         continue;
1557
1558                 /* Use the distance array to find the distance */
1559                 val = node_distance(node, n);
1560
1561                 /* Penalize nodes under us ("prefer the next node") */
1562                 val += (n < node);
1563
1564                 /* Give preference to headless and unused nodes */
1565                 tmp = node_to_cpumask(n);
1566                 if (!cpus_empty(tmp))
1567                         val += PENALTY_FOR_NODE_WITH_CPUS;
1568
1569                 /* Slight preference for less loaded node */
1570                 val *= (MAX_NODE_LOAD*MAX_NUMNODES);
1571                 val += node_load[n];
1572
1573                 if (val < min_val) {
1574                         min_val = val;
1575                         best_node = n;
1576                 }
1577         }
1578
1579         if (best_node >= 0)
1580                 node_set(best_node, *used_node_mask);
1581
1582         return best_node;
1583 }
1584
1585 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1586 {
1587         int i, j, k, node, local_node;
1588         int prev_node, load;
1589         struct zonelist *zonelist;
1590         nodemask_t used_mask;
1591
1592         /* initialize zonelists */
1593         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1594                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1595                 zonelist->zones[0] = NULL;
1596         }
1597
1598         /* NUMA-aware ordering of nodes */
1599         local_node = pgdat->node_id;
1600         load = num_online_nodes();
1601         prev_node = local_node;
1602         nodes_clear(used_mask);
1603         while ((node = find_next_best_node(local_node, &used_mask)) >= 0) {
1604                 int distance = node_distance(local_node, node);
1605
1606                 /*
1607                  * If another node is sufficiently far away then it is better
1608                  * to reclaim pages in a zone before going off node.
1609                  */
1610                 if (distance > RECLAIM_DISTANCE)
1611                         zone_reclaim_mode = 1;
1612
1613                 /*
1614                  * We don't want to pressure a particular node.
1615                  * So adding penalty to the first node in same
1616                  * distance group to make it round-robin.
1617                  */
1618
1619                 if (distance != node_distance(local_node, prev_node))
1620                         node_load[node] += load;
1621                 prev_node = node;
1622                 load--;
1623                 for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1624                         zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1625                         for (j = 0; zonelist->zones[j] != NULL; j++);
1626
1627                         k = highest_zone(i);
1628
1629                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1630                         zonelist->zones[j] = NULL;
1631                 }
1632         }
1633 }
1634
1635 #else   /* CONFIG_NUMA */
1636
1637 static void __init build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
1638 {
1639         int i, j, k, node, local_node;
1640
1641         local_node = pgdat->node_id;
1642         for (i = 0; i < GFP_ZONETYPES; i++) {
1643                 struct zonelist *zonelist;
1644
1645                 zonelist = pgdat->node_zonelists + i;
1646
1647                 j = 0;
1648                 k = highest_zone(i);
1649                 j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, j, k);
1650                 /*
1651                  * Now we build the zonelist so that it contains the zones
1652                  * of all the other nodes.
1653                  * We don't want to pressure a particular node, so when
1654                  * building the zones for node N, we make sure that the
1655                  * zones coming right after the local ones are those from
1656                  * node N+1 (modulo N)
1657                  */
1658                 for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1659                         if (!node_online(node))
1660                                 continue;
1661                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1662                 }
1663                 for (node = 0; node < local_node; node++) {
1664                         if (!node_online(node))
1665                                 continue;
1666                         j = build_zonelists_node(NODE_DATA(node), zonelist, j, k);
1667                 }
1668
1669                 zonelist->zones[j] = NULL;
1670         }
1671 }
1672
1673 #endif  /* CONFIG_NUMA */
1674
1675 void __init build_all_zonelists(void)
1676 {
1677         int i;
1678
1679         for_each_online_node(i)
1680                 build_zonelists(NODE_DATA(i));
1681         printk("Built %i zonelists\n", num_online_nodes());
1682         cpuset_init_current_mems_allowed();
1683 }
1684
1685 /*
1686  * Helper functions to size the waitqueue hash table.
1687  * Essentially these want to choose hash table sizes sufficiently
1688  * large so that collisions trying to wait on pages are rare.
1689  * But in fact, the number of active page waitqueues on typical
1690  * systems is ridiculously low, less than 200. So this is even
1691  * conservative, even though it seems large.
1692  *
1693  * The constant PAGES_PER_WAITQUEUE specifies the ratio of pages to
1694  * waitqueues, i.e. the size of the waitq table given the number of pages.
1695  */
1696 #define PAGES_PER_WAITQUEUE     256
1697
1698 static inline unsigned long wait_table_size(unsigned long pages)
1699 {
1700         unsigned long size = 1;
1701
1702         pages /= PAGES_PER_WAITQUEUE;
1703
1704         while (size < pages)
1705                 size <<= 1;
1706
1707         /*
1708          * Once we have dozens or even hundreds of threads sleeping
1709          * on IO we've got bigger problems than wait queue collision.
1710          * Limit the size of the wait table to a reasonable size.
1711          */
1712         size = min(size, 4096UL);
1713
1714         return max(size, 4UL);
1715 }
1716
1717 /*
1718  * This is an integer logarithm so that shifts can be used later
1719  * to extract the more random high bits from the multiplicative
1720  * hash function before the remainder is taken.
1721  */
1722 static inline unsigned long wait_table_bits(unsigned long size)
1723 {
1724         return ffz(~size);
1725 }
1726
1727 #define LONG_ALIGN(x) (((x)+(sizeof(long))-1)&~((sizeof(long))-1))
1728
1729 static void __init calculate_zone_totalpages(struct pglist_data *pgdat,
1730                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
1731 {
1732         unsigned long realtotalpages, totalpages = 0;
1733         int i;
1734
1735         for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1736                 totalpages += zones_size[i];
1737         pgdat->node_spanned_pages = totalpages;
1738
1739         realtotalpages = totalpages;
1740         if (zholes_size)
1741                 for (i = 0; i < MAX_NR_ZONES; i++)
1742                         realtotalpages -= zholes_size[i];
1743         pgdat->node_present_pages = realtotalpages;
1744         printk(KERN_DEBUG "On node %d totalpages: %lu\n", pgdat->node_id, realtotalpages);
1745 }
1746
1747
1748 /*
1749  * Initially all pages are reserved - free ones are freed
1750  * up by free_all_bootmem() once the early boot process is
1751  * done. Non-atomic initialization, single-pass.
1752  */
1753 void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
1754                 unsigned long start_pfn)
1755 {
1756         struct page *page;
1757         unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
1758         unsigned long pfn;
1759
1760         for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1761                 if (!early_pfn_valid(pfn))
1762                         continue;
1763                 page = pfn_to_page(pfn);
1764                 set_page_links(page, zone, nid, pfn);
1765                 set_page_count(page, 1);
1766                 reset_page_mapcount(page);
1767                 SetPageReserved(page);
1768                 INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
1769 #ifdef WANT_PAGE_VIRTUAL
1770                 /* The shift won't overflow because ZONE_NORMAL is below 4G. */
1771                 if (!is_highmem_idx(zone))
1772                         set_page_address(page, __va(pfn << PAGE_SHIFT));
1773 #endif
1774         }
1775 }
1776
1777 void zone_init_free_lists(struct pglist_data *pgdat, struct zone *zone,
1778                                 unsigned long size)
1779 {
1780         int order;
1781         for (order = 0; order < MAX_ORDER ; order++) {
1782                 INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list);
1783                 zone->free_area[order].nr_free = 0;
1784         }
1785 }
1786
1787 #define ZONETABLE_INDEX(x, zone_nr)     ((x << ZONES_SHIFT) | zone_nr)
1788 void zonetable_add(struct zone *zone, int nid, int zid, unsigned long pfn,
1789                 unsigned long size)
1790 {
1791         unsigned long snum = pfn_to_section_nr(pfn);
1792         unsigned long end = pfn_to_section_nr(pfn + size);
1793
1794         if (FLAGS_HAS_NODE)
1795                 zone_table[ZONETABLE_INDEX(nid, zid)] = zone;
1796         else
1797                 for (; snum <= end; snum++)
1798                         zone_table[ZONETABLE_INDEX(snum, zid)] = zone;
1799 }
1800
1801 #ifndef __HAVE_ARCH_MEMMAP_INIT
1802 #define memmap_init(size, nid, zone, start_pfn) \
1803         memmap_init_zone((size), (nid), (zone), (start_pfn))
1804 #endif
1805
1806 static int __cpuinit zone_batchsize(struct zone *zone)
1807 {
1808         int batch;
1809
1810         /*
1811          * The per-cpu-pages pools are set to around 1000th of the
1812          * size of the zone.  But no more than 1/2 of a meg.
1813          *
1814          * OK, so we don't know how big the cache is.  So guess.
1815          */
1816         batch = zone->present_pages / 1024;
1817         if (batch * PAGE_SIZE > 512 * 1024)
1818                 batch = (512 * 1024) / PAGE_SIZE;
1819         batch /= 4;             /* We effectively *= 4 below */
1820         if (batch < 1)
1821                 batch = 1;
1822
1823         /*
1824          * Clamp the batch to a 2^n - 1 value. Having a power
1825          * of 2 value was found to be more likely to have
1826          * suboptimal cache aliasing properties in some cases.
1827          *
1828          * For example if 2 tasks are alternately allocating
1829          * batches of pages, one task can end up with a lot
1830          * of pages of one half of the possible page colors
1831          * and the other with pages of the other colors.
1832          */
1833         batch = (1 << (fls(batch + batch/2)-1)) - 1;
1834
1835         return batch;
1836 }
1837
1838 inline void setup_pageset(struct per_cpu_pageset *p, unsigned long batch)
1839 {
1840         struct per_cpu_pages *pcp;
1841
1842         memset(p, 0, sizeof(*p));
1843
1844         pcp = &p->pcp[0];               /* hot */
1845         pcp->count = 0;
1846         pcp->high = 6 * batch;
1847         pcp->batch = max(1UL, 1 * batch);
1848         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1849
1850         pcp = &p->pcp[1];               /* cold*/
1851         pcp->count = 0;
1852         pcp->high = 2 * batch;
1853         pcp->batch = max(1UL, batch/2);
1854         INIT_LIST_HEAD(&pcp->list);
1855 }
1856
1857 /*
1858  * setup_pagelist_highmark() sets the high water mark for hot per_cpu_pagelist
1859  * to the value high for the pageset p.
1860  */
1861
1862 static void setup_pagelist_highmark(struct per_cpu_pageset *p,
1863                                 unsigned long high)
1864 {
1865         struct per_cpu_pages *pcp;
1866
1867         pcp = &p->pcp[0]; /* hot list */
1868         pcp->high = high;
1869         pcp->batch = max(1UL, high/4);
1870         if ((high/4) > (PAGE_SHIFT * 8))
1871                 pcp->batch = PAGE_SHIFT * 8;
1872 }
1873
1874
1875 #ifdef CONFIG_NUMA
1876 /*
1877  * Boot pageset table. One per cpu which is going to be used for all
1878  * zones and all nodes. The parameters will be set in such a way
1879  * that an item put on a list will immediately be handed over to
1880  * the buddy list. This is safe since pageset manipulation is done
1881  * with interrupts disabled.
1882  *
1883  * Some NUMA counter updates may also be caught by the boot pagesets.
1884  *
1885  * The boot_pagesets must be kept even after bootup is complete for
1886  * unused processors and/or zones. They do play a role for bootstrapping
1887  * hotplugged processors.
1888  *
1889  * zoneinfo_show() and maybe other functions do
1890  * not check if the processor is online before following the pageset pointer.
1891  * Other parts of the kernel may not check if the zone is available.
1892  */
1893 static struct per_cpu_pageset boot_pageset[NR_CPUS];
1894
1895 /*
1896  * Dynamically allocate memory for the
1897  * per cpu pageset array in struct zone.
1898  */
1899 static int __cpuinit process_zones(int cpu)
1900 {
1901         struct zone *zone, *dzone;
1902
1903         for_each_zone(zone) {
1904
1905                 zone_pcp(zone, cpu) = kmalloc_node(sizeof(struct per_cpu_pageset),
1906                                          GFP_KERNEL, cpu_to_node(cpu));
1907                 if (!zone_pcp(zone, cpu))
1908                         goto bad;
1909
1910                 setup_pageset(zone_pcp(zone, cpu), zone_batchsize(zone));
1911
1912                 if (percpu_pagelist_fraction)
1913                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu),
1914                                 (zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction));
1915         }
1916
1917         return 0;
1918 bad:
1919         for_each_zone(dzone) {
1920                 if (dzone == zone)
1921                         break;
1922                 kfree(zone_pcp(dzone, cpu));
1923                 zone_pcp(dzone, cpu) = NULL;
1924         }
1925         return -ENOMEM;
1926 }
1927
1928 static inline void free_zone_pagesets(int cpu)
1929 {
1930         struct zone *zone;
1931
1932         for_each_zone(zone) {
1933                 struct per_cpu_pageset *pset = zone_pcp(zone, cpu);
1934
1935                 zone_pcp(zone, cpu) = NULL;
1936                 kfree(pset);
1937         }
1938 }
1939
1940 static int __cpuinit pageset_cpuup_callback(struct notifier_block *nfb,
1941                 unsigned long action,
1942                 void *hcpu)
1943 {
1944         int cpu = (long)hcpu;
1945         int ret = NOTIFY_OK;
1946
1947         switch (action) {
1948                 case CPU_UP_PREPARE:
1949                         if (process_zones(cpu))
1950                                 ret = NOTIFY_BAD;
1951                         break;
1952                 case CPU_UP_CANCELED:
1953                 case CPU_DEAD:
1954                         free_zone_pagesets(cpu);
1955                         break;
1956                 default:
1957                         break;
1958         }
1959         return ret;
1960 }
1961
1962 static struct notifier_block pageset_notifier =
1963         { &pageset_cpuup_callback, NULL, 0 };
1964
1965 void __init setup_per_cpu_pageset(void)
1966 {
1967         int err;
1968
1969         /* Initialize per_cpu_pageset for cpu 0.
1970          * A cpuup callback will do this for every cpu
1971          * as it comes online
1972          */
1973         err = process_zones(smp_processor_id());
1974         BUG_ON(err);
1975         register_cpu_notifier(&pageset_notifier);
1976 }
1977
1978 #endif
1979
1980 static __meminit
1981 void zone_wait_table_init(struct zone *zone, unsigned long zone_size_pages)
1982 {
1983         int i;
1984         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
1985
1986         /*
1987          * The per-page waitqueue mechanism uses hashed waitqueues
1988          * per zone.
1989          */
1990         zone->wait_table_size = wait_table_size(zone_size_pages);
1991         zone->wait_table_bits = wait_table_bits(zone->wait_table_size);
1992         zone->wait_table = (wait_queue_head_t *)
1993                 alloc_bootmem_node(pgdat, zone->wait_table_size
1994                                         * sizeof(wait_queue_head_t));
1995
1996         for(i = 0; i < zone->wait_table_size; ++i)
1997                 init_waitqueue_head(zone->wait_table + i);
1998 }
1999
2000 static __meminit void zone_pcp_init(struct zone *zone)
2001 {
2002         int cpu;
2003         unsigned long batch = zone_batchsize(zone);
2004
2005         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
2006 #ifdef CONFIG_NUMA
2007                 /* Early boot. Slab allocator not functional yet */
2008                 zone_pcp(zone, cpu) = &boot_pageset[cpu];
2009                 setup_pageset(&boot_pageset[cpu],0);
2010 #else
2011                 setup_pageset(zone_pcp(zone,cpu), batch);
2012 #endif
2013         }
2014         printk(KERN_DEBUG "  %s zone: %lu pages, LIFO batch:%lu\n",
2015                 zone->name, zone->present_pages, batch);
2016 }
2017
2018 static __meminit void init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
2019                 unsigned long zone_start_pfn, unsigned long size)
2020 {
2021         struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
2022
2023         zone_wait_table_init(zone, size);
2024         pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;
2025
2026         zone->zone_mem_map = pfn_to_page(zone_start_pfn);
2027         zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;
2028
2029         memmap_init(size, pgdat->node_id, zone_idx(zone), zone_start_pfn);
2030
2031         zone_init_free_lists(pgdat, zone, zone->spanned_pages);
2032 }
2033
2034 /*
2035  * Set up the zone data structures:
2036  *   - mark all pages reserved
2037  *   - mark all memory queues empty
2038  *   - clear the memory bitmaps
2039  */
2040 static void __init free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat,
2041                 unsigned long *zones_size, unsigned long *zholes_size)
2042 {
2043         unsigned long j;
2044         int nid = pgdat->node_id;
2045         unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
2046
2047         pgdat_resize_init(pgdat);
2048         pgdat->nr_zones = 0;
2049         init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
2050         pgdat->kswapd_max_order = 0;
2051         
2052         for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2053                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2054                 unsigned long size, realsize;
2055
2056                 realsize = size = zones_size[j];
2057                 if (zholes_size)
2058                         realsize -= zholes_size[j];
2059
2060                 if (j < ZONE_HIGHMEM)
2061                         nr_kernel_pages += realsize;
2062                 nr_all_pages += realsize;
2063
2064                 zone->spanned_pages = size;
2065                 zone->present_pages = realsize;
2066                 zone->name = zone_names[j];
2067                 spin_lock_init(&zone->lock);
2068                 spin_lock_init(&zone->lru_lock);
2069                 zone_seqlock_init(zone);
2070                 zone->zone_pgdat = pgdat;
2071                 zone->free_pages = 0;
2072
2073                 zone->temp_priority = zone->prev_priority = DEF_PRIORITY;
2074
2075                 zone_pcp_init(zone);
2076                 INIT_LIST_HEAD(&zone->active_list);
2077                 INIT_LIST_HEAD(&zone->inactive_list);
2078                 zone->nr_scan_active = 0;
2079                 zone->nr_scan_inactive = 0;
2080                 zone->nr_active = 0;
2081                 zone->nr_inactive = 0;
2082                 atomic_set(&zone->reclaim_in_progress, 0);
2083                 if (!size)
2084                         continue;
2085
2086                 zonetable_add(zone, nid, j, zone_start_pfn, size);
2087                 init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
2088                 zone_start_pfn += size;
2089         }
2090 }
2091
2092 static void __init alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat)
2093 {
2094         /* Skip empty nodes */
2095         if (!pgdat->node_spanned_pages)
2096                 return;
2097
2098 #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP
2099         /* ia64 gets its own node_mem_map, before this, without bootmem */
2100         if (!pgdat->node_mem_map) {
2101                 unsigned long size;
2102                 struct page *map;
2103
2104                 size = (pgdat->node_spanned_pages + 1) * sizeof(struct page);
2105                 map = alloc_remap(pgdat->node_id, size);
2106                 if (!map)
2107                         map = alloc_bootmem_node(pgdat, size);
2108                 pgdat->node_mem_map = map;
2109         }
2110 #ifdef CONFIG_FLATMEM
2111         /*
2112          * With no DISCONTIG, the global mem_map is just set as node 0's
2113          */
2114         if (pgdat == NODE_DATA(0))
2115                 mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
2116 #endif
2117 #endif /* CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP */
2118 }
2119
2120 void __init free_area_init_node(int nid, struct pglist_data *pgdat,
2121                 unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn,
2122                 unsigned long *zholes_size)
2123 {
2124         pgdat->node_id = nid;
2125         pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn;
2126         calculate_zone_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size);
2127
2128         alloc_node_mem_map(pgdat);
2129
2130         free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size);
2131 }
2132
2133 #ifndef CONFIG_NEED_MULTIPLE_NODES
2134 static bootmem_data_t contig_bootmem_data;
2135 struct pglist_data contig_page_data = { .bdata = &contig_bootmem_data };
2136
2137 EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);
2138 #endif
2139
2140 void __init free_area_init(unsigned long *zones_size)
2141 {
2142         free_area_init_node(0, NODE_DATA(0), zones_size,
2143                         __pa(PAGE_OFFSET) >> PAGE_SHIFT, NULL);
2144 }
2145
2146 #ifdef CONFIG_PROC_FS
2147
2148 #include <linux/seq_file.h>
2149
2150 static void *frag_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2151 {
2152         pg_data_t *pgdat;
2153         loff_t node = *pos;
2154
2155         for (pgdat = pgdat_list; pgdat && node; pgdat = pgdat->pgdat_next)
2156                 --node;
2157
2158         return pgdat;
2159 }
2160
2161 static void *frag_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2162 {
2163         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2164
2165         (*pos)++;
2166         return pgdat->pgdat_next;
2167 }
2168
2169 static void frag_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2170 {
2171 }
2172
2173 /* 
2174  * This walks the free areas for each zone.
2175  */
2176 static int frag_show(struct seq_file *m, void *arg)
2177 {
2178         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)arg;
2179         struct zone *zone;
2180         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2181         unsigned long flags;
2182         int order;
2183
2184         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; ++zone) {
2185                 if (!populated_zone(zone))
2186                         continue;
2187
2188                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2189                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s ", pgdat->node_id, zone->name);
2190                 for (order = 0; order < MAX_ORDER; ++order)
2191                         seq_printf(m, "%6lu ", zone->free_area[order].nr_free);
2192                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2193                 seq_putc(m, '\n');
2194         }
2195         return 0;
2196 }
2197
2198 struct seq_operations fragmentation_op = {
2199         .start  = frag_start,
2200         .next   = frag_next,
2201         .stop   = frag_stop,
2202         .show   = frag_show,
2203 };
2204
2205 /*
2206  * Output information about zones in @pgdat.
2207  */
2208 static int zoneinfo_show(struct seq_file *m, void *arg)
2209 {
2210         pg_data_t *pgdat = arg;
2211         struct zone *zone;
2212         struct zone *node_zones = pgdat->node_zones;
2213         unsigned long flags;
2214
2215         for (zone = node_zones; zone - node_zones < MAX_NR_ZONES; zone++) {
2216                 int i;
2217
2218                 if (!populated_zone(zone))
2219                         continue;
2220
2221                 spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
2222                 seq_printf(m, "Node %d, zone %8s", pgdat->node_id, zone->name);
2223                 seq_printf(m,
2224                            "\n  pages free     %lu"
2225                            "\n        min      %lu"
2226                            "\n        low      %lu"
2227                            "\n        high     %lu"
2228                            "\n        active   %lu"
2229                            "\n        inactive %lu"
2230                            "\n        scanned  %lu (a: %lu i: %lu)"
2231                            "\n        spanned  %lu"
2232                            "\n        present  %lu",
2233                            zone->free_pages,
2234                            zone->pages_min,
2235                            zone->pages_low,
2236                            zone->pages_high,
2237                            zone->nr_active,
2238                            zone->nr_inactive,
2239                            zone->pages_scanned,
2240                            zone->nr_scan_active, zone->nr_scan_inactive,
2241                            zone->spanned_pages,
2242                            zone->present_pages);
2243                 seq_printf(m,
2244                            "\n        protection: (%lu",
2245                            zone->lowmem_reserve[0]);
2246                 for (i = 1; i < ARRAY_SIZE(zone->lowmem_reserve); i++)
2247                         seq_printf(m, ", %lu", zone->lowmem_reserve[i]);
2248                 seq_printf(m,
2249                            ")"
2250                            "\n  pagesets");
2251                 for_each_online_cpu(i) {
2252                         struct per_cpu_pageset *pageset;
2253                         int j;
2254
2255                         pageset = zone_pcp(zone, i);
2256                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2257                                 if (pageset->pcp[j].count)
2258                                         break;
2259                         }
2260                         if (j == ARRAY_SIZE(pageset->pcp))
2261                                 continue;
2262                         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pageset->pcp); j++) {
2263                                 seq_printf(m,
2264                                            "\n    cpu: %i pcp: %i"
2265                                            "\n              count: %i"
2266                                            "\n              high:  %i"
2267                                            "\n              batch: %i",
2268                                            i, j,
2269                                            pageset->pcp[j].count,
2270                                            pageset->pcp[j].high,
2271                                            pageset->pcp[j].batch);
2272                         }
2273 #ifdef CONFIG_NUMA
2274                         seq_printf(m,
2275                                    "\n            numa_hit:       %lu"
2276                                    "\n            numa_miss:      %lu"
2277                                    "\n            numa_foreign:   %lu"
2278                                    "\n            interleave_hit: %lu"
2279                                    "\n            local_node:     %lu"
2280                                    "\n            other_node:     %lu",
2281                                    pageset->numa_hit,
2282                                    pageset->numa_miss,
2283                                    pageset->numa_foreign,
2284                                    pageset->interleave_hit,
2285                                    pageset->local_node,
2286                                    pageset->other_node);
2287 #endif
2288                 }
2289                 seq_printf(m,
2290                            "\n  all_unreclaimable: %u"
2291                            "\n  prev_priority:     %i"
2292                            "\n  temp_priority:     %i"
2293                            "\n  start_pfn:         %lu",
2294                            zone->all_unreclaimable,
2295                            zone->prev_priority,
2296                            zone->temp_priority,
2297                            zone->zone_start_pfn);
2298                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
2299                 seq_putc(m, '\n');
2300         }
2301         return 0;
2302 }
2303
2304 struct seq_operations zoneinfo_op = {
2305         .start  = frag_start, /* iterate over all zones. The same as in
2306                                * fragmentation. */
2307         .next   = frag_next,
2308         .stop   = frag_stop,
2309         .show   = zoneinfo_show,
2310 };
2311
2312 static char *vmstat_text[] = {
2313         "nr_dirty",
2314         "nr_writeback",
2315         "nr_unstable",
2316         "nr_page_table_pages",
2317         "nr_mapped",
2318         "nr_slab",
2319
2320         "pgpgin",
2321         "pgpgout",
2322         "pswpin",
2323         "pswpout",
2324
2325         "pgalloc_high",
2326         "pgalloc_normal",
2327         "pgalloc_dma32",
2328         "pgalloc_dma",
2329
2330         "pgfree",
2331         "pgactivate",
2332         "pgdeactivate",
2333
2334         "pgfault",
2335         "pgmajfault",
2336
2337         "pgrefill_high",
2338         "pgrefill_normal",
2339         "pgrefill_dma32",
2340         "pgrefill_dma",
2341
2342         "pgsteal_high",
2343         "pgsteal_normal",
2344         "pgsteal_dma32",
2345         "pgsteal_dma",
2346
2347         "pgscan_kswapd_high",
2348         "pgscan_kswapd_normal",
2349         "pgscan_kswapd_dma32",
2350         "pgscan_kswapd_dma",
2351
2352         "pgscan_direct_high",
2353         "pgscan_direct_normal",
2354         "pgscan_direct_dma32",
2355         "pgscan_direct_dma",
2356
2357         "pginodesteal",
2358         "slabs_scanned",
2359         "kswapd_steal",
2360         "kswapd_inodesteal",
2361         "pageoutrun",
2362         "allocstall",
2363
2364         "pgrotated",
2365         "nr_bounce",
2366 };
2367
2368 static void *vmstat_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
2369 {
2370         struct page_state *ps;
2371
2372         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2373                 return NULL;
2374
2375         ps = kmalloc(sizeof(*ps), GFP_KERNEL);
2376         m->private = ps;
2377         if (!ps)
2378                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2379         get_full_page_state(ps);
2380         ps->pgpgin /= 2;                /* sectors -> kbytes */
2381         ps->pgpgout /= 2;
2382         return (unsigned long *)ps + *pos;
2383 }
2384
2385 static void *vmstat_next(struct seq_file *m, void *arg, loff_t *pos)
2386 {
2387         (*pos)++;
2388         if (*pos >= ARRAY_SIZE(vmstat_text))
2389                 return NULL;
2390         return (unsigned long *)m->private + *pos;
2391 }
2392
2393 static int vmstat_show(struct seq_file *m, void *arg)
2394 {
2395         unsigned long *l = arg;
2396         unsigned long off = l - (unsigned long *)m->private;
2397
2398         seq_printf(m, "%s %lu\n", vmstat_text[off], *l);
2399         return 0;
2400 }
2401
2402 static void vmstat_stop(struct seq_file *m, void *arg)
2403 {
2404         kfree(m->private);
2405         m->private = NULL;
2406 }
2407
2408 struct seq_operations vmstat_op = {
2409         .start  = vmstat_start,
2410         .next   = vmstat_next,
2411         .stop   = vmstat_stop,
2412         .show   = vmstat_show,
2413 };
2414
2415 #endif /* CONFIG_PROC_FS */
2416
2417 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
2418 static int page_alloc_cpu_notify(struct notifier_block *self,
2419                                  unsigned long action, void *hcpu)
2420 {
2421         int cpu = (unsigned long)hcpu;
2422         long *count;
2423         unsigned long *src, *dest;
2424
2425         if (action == CPU_DEAD) {
2426                 int i;
2427
2428                 /* Drain local pagecache count. */
2429                 count = &per_cpu(nr_pagecache_local, cpu);
2430                 atomic_add(*count, &nr_pagecache);
2431                 *count = 0;
2432                 local_irq_disable();
2433                 __drain_pages(cpu);
2434
2435                 /* Add dead cpu's page_states to our own. */
2436                 dest = (unsigned long *)&__get_cpu_var(page_states);
2437                 src = (unsigned long *)&per_cpu(page_states, cpu);
2438
2439                 for (i = 0; i < sizeof(struct page_state)/sizeof(unsigned long);
2440                                 i++) {
2441                         dest[i] += src[i];
2442                         src[i] = 0;
2443                 }
2444
2445                 local_irq_enable();
2446         }
2447         return NOTIFY_OK;
2448 }
2449 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
2450
2451 void __init page_alloc_init(void)
2452 {
2453         hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0);
2454 }
2455
2456 /*
2457  * setup_per_zone_lowmem_reserve - called whenever
2458  *      sysctl_lower_zone_reserve_ratio changes.  Ensures that each zone
2459  *      has a correct pages reserved value, so an adequate number of
2460  *      pages are left in the zone after a successful __alloc_pages().
2461  */
2462 static void setup_per_zone_lowmem_reserve(void)
2463 {
2464         struct pglist_data *pgdat;
2465         int j, idx;
2466
2467         for_each_pgdat(pgdat) {
2468                 for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
2469                         struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
2470                         unsigned long present_pages = zone->present_pages;
2471
2472                         zone->lowmem_reserve[j] = 0;
2473
2474                         for (idx = j-1; idx >= 0; idx--) {
2475                                 struct zone *lower_zone;
2476
2477                                 if (sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] < 1)
2478                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx] = 1;
2479
2480                                 lower_zone = pgdat->node_zones + idx;
2481                                 lower_zone->lowmem_reserve[j] = present_pages /
2482                                         sysctl_lowmem_reserve_ratio[idx];
2483                                 present_pages += lower_zone->present_pages;
2484                         }
2485                 }
2486         }
2487 }
2488
2489 /*
2490  * setup_per_zone_pages_min - called when min_free_kbytes changes.  Ensures 
2491  *      that the pages_{min,low,high} values for each zone are set correctly 
2492  *      with respect to min_free_kbytes.
2493  */
2494 void setup_per_zone_pages_min(void)
2495 {
2496         unsigned long pages_min = min_free_kbytes >> (PAGE_SHIFT - 10);
2497         unsigned long lowmem_pages = 0;
2498         struct zone *zone;
2499         unsigned long flags;
2500
2501         /* Calculate total number of !ZONE_HIGHMEM pages */
2502         for_each_zone(zone) {
2503                 if (!is_highmem(zone))
2504                         lowmem_pages += zone->present_pages;
2505         }
2506
2507         for_each_zone(zone) {
2508                 unsigned long tmp;
2509                 spin_lock_irqsave(&zone->lru_lock, flags);
2510                 tmp = (pages_min * zone->present_pages) / lowmem_pages;
2511                 if (is_highmem(zone)) {
2512                         /*
2513                          * __GFP_HIGH and PF_MEMALLOC allocations usually don't
2514                          * need highmem pages, so cap pages_min to a small
2515                          * value here.
2516                          *
2517                          * The (pages_high-pages_low) and (pages_low-pages_min)
2518                          * deltas controls asynch page reclaim, and so should
2519                          * not be capped for highmem.
2520                          */
2521                         int min_pages;
2522
2523                         min_pages = zone->present_pages / 1024;
2524                         if (min_pages < SWAP_CLUSTER_MAX)
2525                                 min_pages = SWAP_CLUSTER_MAX;
2526                         if (min_pages > 128)
2527                                 min_pages = 128;
2528                         zone->pages_min = min_pages;
2529                 } else {
2530                         /*
2531                          * If it's a lowmem zone, reserve a number of pages
2532                          * proportionate to the zone's size.
2533                          */
2534                         zone->pages_min = tmp;
2535                 }
2536
2537                 zone->pages_low   = zone->pages_min + tmp / 4;
2538                 zone->pages_high  = zone->pages_min + tmp / 2;
2539                 spin_unlock_irqrestore(&zone->lru_lock, flags);
2540         }
2541 }
2542
2543 /*
2544  * Initialise min_free_kbytes.
2545  *
2546  * For small machines we want it small (128k min).  For large machines
2547  * we want it large (64MB max).  But it is not linear, because network
2548  * bandwidth does not increase linearly with machine size.  We use
2549  *
2550  *      min_free_kbytes = 4 * sqrt(lowmem_kbytes), for better accuracy:
2551  *      min_free_kbytes = sqrt(lowmem_kbytes * 16)
2552  *
2553  * which yields
2554  *
2555  * 16MB:        512k
2556  * 32MB:        724k
2557  * 64MB:        1024k
2558  * 128MB:       1448k
2559  * 256MB:       2048k
2560  * 512MB:       2896k
2561  * 1024MB:      4096k
2562  * 2048MB:      5792k
2563  * 4096MB:      8192k
2564  * 8192MB:      11584k
2565  * 16384MB:     16384k
2566  */
2567 static int __init init_per_zone_pages_min(void)
2568 {
2569         unsigned long lowmem_kbytes;
2570
2571         lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);
2572
2573         min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);
2574         if (min_free_kbytes < 128)
2575                 min_free_kbytes = 128;
2576         if (min_free_kbytes > 65536)
2577                 min_free_kbytes = 65536;
2578         setup_per_zone_pages_min();
2579         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2580         return 0;
2581 }
2582 module_init(init_per_zone_pages_min)
2583
2584 /*
2585  * min_free_kbytes_sysctl_handler - just a wrapper around proc_dointvec() so 
2586  *      that we can call two helper functions whenever min_free_kbytes
2587  *      changes.
2588  */
2589 int min_free_kbytes_sysctl_handler(ctl_table *table, int write, 
2590         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2591 {
2592         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
2593         setup_per_zone_pages_min();
2594         return 0;
2595 }
2596
2597 /*
2598  * lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler - just a wrapper around
2599  *      proc_dointvec() so that we can call setup_per_zone_lowmem_reserve()
2600  *      whenever sysctl_lowmem_reserve_ratio changes.
2601  *
2602  * The reserve ratio obviously has absolutely no relation with the
2603  * pages_min watermarks. The lowmem reserve ratio can only make sense
2604  * if in function of the boot time zone sizes.
2605  */
2606 int lowmem_reserve_ratio_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2607         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2608 {
2609         proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2610         setup_per_zone_lowmem_reserve();
2611         return 0;
2612 }
2613
2614 /*
2615  * percpu_pagelist_fraction - changes the pcp->high for each zone on each
2616  * cpu.  It is the fraction of total pages in each zone that a hot per cpu pagelist
2617  * can have before it gets flushed back to buddy allocator.
2618  */
2619
2620 int percpu_pagelist_fraction_sysctl_handler(ctl_table *table, int write,
2621         struct file *file, void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
2622 {
2623         struct zone *zone;
2624         unsigned int cpu;
2625         int ret;
2626
2627         ret = proc_dointvec_minmax(table, write, file, buffer, length, ppos);
2628         if (!write || (ret == -EINVAL))
2629                 return ret;
2630         for_each_zone(zone) {
2631                 for_each_online_cpu(cpu) {
2632                         unsigned long  high;
2633                         high = zone->present_pages / percpu_pagelist_fraction;
2634                         setup_pagelist_highmark(zone_pcp(zone, cpu), high);
2635                 }
2636         }
2637         return 0;
2638 }
2639
2640 __initdata int hashdist = HASHDIST_DEFAULT;
2641
2642 #ifdef CONFIG_NUMA
2643 static int __init set_hashdist(char *str)
2644 {
2645         if (!str)
2646                 return 0;
2647         hashdist = simple_strtoul(str, &str, 0);
2648         return 1;
2649 }
2650 __setup("hashdist=", set_hashdist);
2651 #endif
2652
2653 /*
2654  * allocate a large system hash table from bootmem
2655  * - it is assumed that the hash table must contain an exact power-of-2
2656  *   quantity of entries
2657  * - limit is the number of hash buckets, not the total allocation size
2658  */
2659 void *__init alloc_large_system_hash(const char *tablename,
2660                                      unsigned long bucketsize,
2661                                      unsigned long numentries,
2662                                      int scale,
2663                                      int flags,
2664                                      unsigned int *_hash_shift,
2665                                      unsigned int *_hash_mask,
2666                                      unsigned long limit)
2667 {
2668         unsigned long long max = limit;
2669         unsigned long log2qty, size;
2670         void *table = NULL;
2671
2672         /* allow the kernel cmdline to have a say */
2673         if (!numentries) {
2674                 /* round applicable memory size up to nearest megabyte */
2675                 numentries = (flags & HASH_HIGHMEM) ? nr_all_pages : nr_kernel_pages;
2676                 numentries += (1UL << (20 - PAGE_SHIFT)) - 1;
2677                 numentries >>= 20 - PAGE_SHIFT;
2678                 numentries <<= 20 - PAGE_SHIFT;
2679
2680                 /* limit to 1 bucket per 2^scale bytes of low memory */
2681                 if (scale > PAGE_SHIFT)
2682                         numentries >>= (scale - PAGE_SHIFT);
2683                 else
2684                         numentries <<= (PAGE_SHIFT - scale);
2685         }
2686         /* rounded up to nearest power of 2 in size */
2687         numentries = 1UL << (long_log2(numentries) + 1);
2688
2689         /* limit allocation size to 1/16 total memory by default */
2690         if (max == 0) {
2691                 max = ((unsigned long long)nr_all_pages << PAGE_SHIFT) >> 4;
2692                 do_div(max, bucketsize);
2693         }
2694
2695         if (numentries > max)
2696                 numentries = max;
2697
2698         log2qty = long_log2(numentries);
2699
2700         do {
2701                 size = bucketsize << log2qty;
2702                 if (flags & HASH_EARLY)
2703                         table = alloc_bootmem(size);
2704                 else if (hashdist)
2705                         table = __vmalloc(size, GFP_ATOMIC, PAGE_KERNEL);
2706                 else {
2707                         unsigned long order;
2708                         for (order = 0; ((1UL << order) << PAGE_SHIFT) < size; order++)
2709                                 ;
2710                         table = (void*) __get_free_pages(GFP_ATOMIC, order);
2711                 }
2712         } while (!table && size > PAGE_SIZE && --log2qty);
2713
2714         if (!table)
2715                 panic("Failed to allocate %s hash table\n", tablename);
2716
2717         printk("%s hash table entries: %d (order: %d, %lu bytes)\n",
2718                tablename,
2719                (1U << log2qty),
2720                long_log2(size) - PAGE_SHIFT,
2721                size);
2722
2723         if (_hash_shift)
2724                 *_hash_shift = log2qty;
2725         if (_hash_mask)
2726                 *_hash_mask = (1 << log2qty) - 1;
2727
2728         return table;
2729 }